[其他]快速轉(zhuǎn)換RF網(wǎng)路電感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101987000007472
• 申請日: 1987-12-16
• 公開（公告）號: CN1004743B
• 公開（公告）日: 1989-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: C·達爾·尼斯特勒羅德
• 申請（專利權(quán)）人: 休斯航空公司
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利代理部
• 代理人: 范本國

本發(fā)明為快速轉(zhuǎn)換ＲＦ網(wǎng)絡(luò)的可調(diào)電感器，包括多個串聯(lián)電感器轉(zhuǎn)換電路，該電路有一個接至分立電感器和ＲＩＮ結(jié)二極管的輸入端及一個交替地接到并聯(lián)的分立電感器和該二極管的輸出端。該二極管工作于正偏壓時斷開分立電感器，或工作于負偏壓時接通它。該二極管由ＭＯＳＦＥＴ開關(guān)提供正或負偏壓，每個開關(guān)有一附加電容器對ＰＩＮ結(jié)二極管提供負偏壓。ＭＯＳＦＥＴ開關(guān)受邏輯信號控制，故能用計算機控制快速轉(zhuǎn)換?？刂菩盘柵cＭＯＳＦＥＴ開關(guān)用光耦合。

本發(fā)明涉及到RF（無線電頻率）網(wǎng)絡(luò)，更具體地說涉及到具有選擇轉(zhuǎn)換的可調(diào)電感器的RF網(wǎng)絡(luò)。

在許多RF網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中采用發(fā)射源信號來電氣激勵一支天線，以播放無線電磁波，就如同接收無線電傳輸信號的RF接收電路一樣，發(fā)送RF網(wǎng)絡(luò)通?？梢栽谝欢l率范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換到指定的發(fā)射頻率。但是，這種RF發(fā)射器在運行期間需要有工作于各種不同頻率的RF信號源。因此，象這樣的網(wǎng)絡(luò)就需要有可調(diào)的部件。例如，與RF網(wǎng)絡(luò)配接的天線就需要用外部電子電路進行電器控制的可調(diào)電子感器。在這種情況中，發(fā)射天線通過具有可選擇諧振阻抗以匹配頻率的轉(zhuǎn)換RF網(wǎng)絡(luò)來與該RF信號源耦合。當該操作信號源的頻率變化時，轉(zhuǎn)換電路的諧振頻率也應(yīng)作相應(yīng)的改變，以獲得和在信號源與發(fā)射天線之間的最大傳輸能量和最佳阻抗匹配。一般來說，這種轉(zhuǎn)換RF匹配網(wǎng)絡(luò)需在信號源和天線之間保持50歐阻抗匹配，才能在所選的頻率范圍內(nèi)將有效能量傳輸?shù)教炀€。

為了能實現(xiàn)快速電子選擇和改變發(fā)射或接收頻率，諸如用電感器或電容器構(gòu)成的轉(zhuǎn)換部件的數(shù)值必須具有適當?shù)目焖僮兓芰Α＿@些數(shù)值的改變通常是靠外部電子控制線路來實現(xiàn)。因此，轉(zhuǎn)換部件應(yīng)當具有在高速下轉(zhuǎn)接的可調(diào)數(shù)值以及受外部電子控制信號進行選擇的能力。

一個典型的可調(diào)轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的實施例包括有多個電感值固定的分立電感器串聯(lián)相接。每個電感器具有一個相應(yīng)的并聯(lián)短路開關(guān)，它可以打開或關(guān)合以使串聯(lián)相接的各分立的固定值電感器能分別被接通或斷開。接入的這些電感器數(shù)值（即相應(yīng)的短路開關(guān)處于開路）加起來而構(gòu)成總電感值。當全部電感器都接入時（即每個電感器自身的開關(guān)處在開路位置）合成最大電感值。當無任一電感器被接入時（即各電感器自身開關(guān)都處于閉合位置將電感器短接），就得到足可忽略的最小電感值。

這些開關(guān)必須具有適當?shù)霓D(zhuǎn)換速度，以便能快速選擇各種工作頻率，特別是對計算機的控制頻率“跳躍”的應(yīng)用，某些類型有機械開關(guān)，例如簧片開關(guān)和真空開關(guān)，雖然有相當高速的轉(zhuǎn)換能力，但是大多數(shù)這類開關(guān)隨著它們的“打開”狀態(tài)伴有相當大的寄生電容。這類寄生電容會使上述的有串接電感器的網(wǎng)絡(luò)失諧。因此，可采用一個固態(tài)開關(guān)與該機械開關(guān)串聯(lián)相接，以阻止寄生電容與各個電感器起反應(yīng)。

現(xiàn)有的機械開關(guān)存在的其它問題包括：它們無能承受相對高的RF功率電平，也無能在此電平下具有相當快速的轉(zhuǎn)換時間。在建立開關(guān)轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定時間（settling time）方面也有問題，在一項發(fā)射操作中，當轉(zhuǎn)換時為了避免發(fā)弧和產(chǎn)生偽信號，一般關(guān)斷發(fā)射器。當將發(fā)射器關(guān)斷后再接通時所需的時間（也即該機械開關(guān)的轉(zhuǎn)換加上穩(wěn)定時間）累加起來，則與固態(tài)開關(guān)相比較就會發(fā)現(xiàn)這是一種低效轉(zhuǎn)換裝置，但在某些應(yīng)用中，仍希望用機械開關(guān)。

固態(tài)開關(guān)已用于將各個電感器接入電路或從電路上斷開的轉(zhuǎn)換中，這種用于可選地接入或斷開電感器的固態(tài)開關(guān)的優(yōu)點是，具有較低的短路接通電阻和較低的斷開電路電容，所以不會影響轉(zhuǎn)換RF網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率。PIN結(jié)（正極一本征負極結(jié)）二極管能滿足這些要求。PIN結(jié)二極管已在可調(diào)轉(zhuǎn)換電感器匹配網(wǎng)絡(luò)中用來轉(zhuǎn)接電感器。眾所周知，在串接有電感器的電路中相應(yīng)并聯(lián)著PIN結(jié)二極管對于UHF（超高頻）和VHF（甚高頻）的傳輸十分適用，因為PIN二極管的導通時間長。在高壓RF信號通過各電感器傳導期間，PIN結(jié)二極管基于該器件內(nèi)的少數(shù)載流子而顯示長導通持續(xù)時間，而且甚至在RF信號電壓波動很大的期間仍保持導通，從而使電感器短路。